Концентрированная серная кислота и оксид фосфора 5 часто применяются как осушители

Обновлено: 27.03.2024

Наведите курсор на ячейку элемента, чтобы получить его краткое описание.

Чтобы получить подробное описание элемента, кликните по его названию.

H + Li + K + Na + NH4 + Ba 2+ Ca 2+ Mg 2+ Sr 2+ Al 3+ Cr 3+ Fe 2+ Fe 3+ Ni 2+ Co 2+ Mn 2+ Zn 2+ Ag + Hg 2+ Pb 2+ Sn 2+ Cu 2+
OH - РРРРРМНМНННННННН--ННН
F - РМРРРМННММНННРРРРР-НРР
Cl - РРРРРРРРРРРРРРРРРНРМРР
Br - РРРРРРРРРРРРРРРРРНММРР
I - РРРРРРРРРР?Р?РРРРНННМ?
S 2- МРРРР---Н--Н-ННННННННН
HS - РРРРРРРРР?????Н???????
SO3 2- РРРРРННМН?-Н?НН?ММ-Н??
HSO3 - Р?РРРРРРР?????????????
SO4 2- РРРРРНМРНРРРРРРРРМ-НРР
HSO4 - РРРРРРРР-??????????Н??
NO3 - РРРРРРРРРРРРРРРРРРРР-Р
NO2 - РРРРРРРРР????РМ??М????
PO4 3- РНРР-ННННННННННННННННН
CO3 2- РРРРРНННН??Н?ННННН?Н?Н
CH3COO - РРРРРРРРР-РР-РРРРРРР-Р
SiO3 2- ННРР?НННН??Н???НН??Н??
Растворимые (>1%)Нерастворимые (

Спасибо! Ваша заявка отправлена, преподаватель свяжется с вами в ближайшее время.

Вы можете также связаться с преподавателем напрямую:


Скопируйте эту ссылку, чтобы разместить результат запроса " " на другом сайте.

Изображение вещества/реакции можно сохранить или скопировать, кликнув по нему правой кнопкой мыши.

Этим вы поможете сделать сайт лучше.

К сожалению, регистрация на сайте пока недоступна.

На сайте есть сноски двух типов:

Подсказки - помогают вспомнить определения терминов или поясняют информацию, которая может быть сложна для начинающего.

Дополнительная информация - такие сноски содержат примечания или уточнения, выходящие за рамки базовой школьной химии, нужны для углубленного изучения.


Серная кислота - самая распространённая в химии и промышленности, не зря её называют "кровью химии". Эта кислота соответствует оксиду серы (VI), формула её H2SO4. Стоит напомнить, что существует другой оксид серы - SO2, которому соответствует очень слабая кислота, называющаяся сернистой.
Многие знают, что разбавленная серная кислота используется в качестве электролита в свинцовых аккумуляторах. Помимо этого, она идёт на производство удобрений и моющих средств, но чаще в виде олеума - раствор SO3 в H2SO4 (иногда ему приписывают другие формулы). Удивительно, но несмотря на то, что олеум химически активнее, чем концентрированная серная кислота, он не реагирует со сталью, поэтому олеум проще перевозить, чем саму кислоту.
Все знают, что серная кислота - это очень едкий и опасный реагент, особенно в концентрированном виде. Серная кислота активно поглощает воду, поэтому используется как осушитель газов и в эксикаторах. Раньше даже ставили баночки с серной кислотой в промежутке между стёклами окон, чтобы они не запотевали изнутри.
Соли серной кислоты называются сульфатами. Широко распространён сульфат натрия Na2SO4 (т.н. глауберова соль) и сульфат кальция CaSO4, называющийся, в зависимости от наличия кристаллизационной воды, алебастром или гипсом. Также некоторые сульфаты называются купоросами: например, медный купорос CuSO4 или железный купорос FeSO4.


Фосфорная кислота гораздо слабее серной и иногда даже используется в пищевой промышленности. В частности, кислый вкус кока-колы обусловлен ей, а также жажда, которую она вызывает (вместо того, чтобы утолять). Соли фосфорной кислоты - фосфаты - существуют одно-, двух- и трёхзамещённые, например фосфат калия может иметь формулу KH2PO4 (дигидрофосфат калия), K2HPO4 (гидрофосфат), K3PO4 (собственно фосфат, он же трёхзамещённый фосфат калия). В основном фосфаты используются в качестве удобрений как источник фосфора.
Школьные учебники пишут, что существует ортофосфорная кислота H3PO4 и метафосфорная кислота HPO3. Метафосфаты встречаются редко, и в целом грань между двумя кислотами довольно расплывчата, особенно в водных растворах, или когда речь идёт о солях-кристаллогидратах. Также известна полифосфорная кислота - вязкая сиропообразная жидкость, получающаяся растворением фосфорного ангидрида P2O5 в концентрированной фосфорной кислоте. Кстати, считается, что фосфорный ангидрид на самом деле имеет формулу P4O10, но на деле это мало чего меняет. В общем-то и сам фосфор известен огромных разнообразием своих аллотропных модификаций.
В лаборатории чаще, чем саму кислоту, применяют её ангидрид или другие соединения фосфора - пентахлорид или оксихлорид. Все они при реакции с водой дают в итоге фосфорную кислоту.
Фосфор - обязательный элемент в живых организмах, и он всегда находится в виде фосфатов - эфиров или солей фосфорной кислоты. В частности, фосфат входит в структуру ДНК, а также АТФ - внутриклеточного источника энергии. Фосфат кальция входит в состав костей.

Нельзя не упомянуть азотную кислоту HNO3. Она соответствует кислотному оксиду N2O5, в котором азот имеет максимальную для себя степень окисления - +5. Вследствие этого азотная кислота и её соли - нитраты - являются сильными окислителями. В концентрированном виде азотная кислота может даже воспламенять некоторые органические соединения.
Некоторые из нитратов имеют название "селитры" - калиевая селитра KNO3, натриевая селитра NaNO3, кальциевая Ca(NO3)2 и аммиачная NH4NO3. Все они используются в качестве удобрений - источников азота, а калиевая селитра также является компонентом чёрного (дымного) пороха.
Органические нитраты (эфиры азотной кислоты) используются в качестве лекарств (например, нитроглицерин), а также взрывчатых веществ. Странное совпадение, не так ли? Также азотная кислота часто используется в органическом синтезе для получения самых разнообразных веществ.
Концентрированная азотная кислота нестабильна - она разлагается на воду и оксиды азота, поэтому часто имеет жёлтый или даже красный цвет.
Оксидов азота, как мы знаем из учебников, существует пять штук. Из них только два являются кислотообразующими - N2O5 и N2O3. Второму из них соответствует слабая азотистая кислота HNO2, соли которой называются нитритами. Известное применение нитриту натрия NaNO2 - добавка к мясу для придания ему красного оттенка. и подавления роста бактерий, вызывающих ботулизм. Вдобавок к тому, нитриты в целом считаются токсичными, но нитрит натрия числится в списке наиболее важных лекарств как антидот при отравлении цианидами.

Серная кислота

Серная кислота представляет собой бесцветную вязкую жидкость. Относится к минеральным кислотам и к 20 наиболее важным химическим веществам современной химической промышленности. Представляет собой маслянистую, бесцветную, очень агрессивную жидкость.

Описание

Серная кислота с эмпирической формулой H2SO4 является сильной неорганической кислотой.

Концентрированная серная кислота является мощным окислителем и обладает гигроскопическим эффектом и поэтому может использоваться для сушки газов и жидкостей.

100% (чистую) серную кислоту готовят путем введения триоксида серы до тех пор, пока кислота не станет безводной. Серная кислота может связывать триоксид серы в больших количествах, а получающаяся жидкость называется олеумом (раствор серного ангидрида в 100% серной кислоте), из-за своей высокой вязкости. Олеум состоит из смеси серной и полисерной кислот (H2S2O7, H2S3O10 и т.д.).

Разбавление концентрированной серной кислоты водой приводит к моментальному выделению тепла. При разбавлении необходимо вводить в воду кислоту тонкой струйкой, а не наоборот (НЕЛЬЗЯ ЛИТЬ ВОДУ В КОНЦЕНТРИРОВАННУЮ СЕРНУЮ КИСЛОТУ)! Иначе это может привести к взрывному испарению воды и неконтролируемому разбрызгиванию жидкости.

При растворении перманганата калия в серной кислоте образуется темно-зеленая маслянистая жидкость (димангангептоксид), которая является мощным окислителем. В ней моментально обугливаются органические вещества, такие как древесина, а при добавлении ацетона или другого воспламеняющегося вещества происходит самовоспламенение.

Свойства

При растворении в воде вызывает бурную реакцию с генерированием большого количество тепла, действуя как абсорбент. И хотя не является легковоспламеняющимся соединением, но может генерировать кислород для сжигания других материалов.

Взрывается при контакте с пара-нитротолуолом и перманганатом калия. Это соединение очень опасно соединять с бромистыми карбидами, хлоратами и металлическими порошками.

При смешивании его с хлорной кислотой, получается соляная кислота.

Взаимодействие с металлами

Разбавленная серная кислота реагирует с основными металлами с образованием водорода и соответствующих солей металлов. В итоге получаются сульфаты (соли серной кислоты):

Серная кислота-1

Разбавленная серная кислота не реагирует с медью. Только концентрированная (безводная) реагирует с металлом, но не с выделением водорода, а с образованием сульфата меди, диоксида серы и воды:

Серная кислота-2

Драгоценные металлы золото и платина, а также железо и свинец не подвергаются воздействию концентрированной серной кислоты.

Чистая, 100% серная кислота растворяет газообразный триоксид серы SO3 с образованием дисульфокислоты:

Серная кислота-3

Производство

Производство серной кислоты алхимиками предположительно восходит к 13 веку. С использованием сульфата железа или меди получали дымящую серную кислоту, а при сжигании серы с селитрой или нитратом калия — разбавленную.

С 1774 года серную кислоту стали производить в промышленном масштабе. Смесь диоксида серы, воздуха и оксидов азота нагревали до примерно 400 C. Полученная газовая смесь затем попала в свинцом футерованные, каскадные резервуары, в которых смесь опрыскивали водой и тем самым получали 60-70% серную кислоту.

Сегодня производство серной кислоты происходит в основном по контактному методу.

В современном технологическом процессе получение серной кислоты осуществляется в три этапа. На первом этапе получается диоксид серы (SO2) из элементарной серы (S) при взаимодействии с кислородом (O2) :

Далее диоксид серы реагирует с пятиокисью ванадия (V2O5) в качестве катализатора до триоксида серы (SO3):

Серная кислота-5

Триоксид серы является ангидридом серной кислоты. Из-за низкой растворимости в воде его вводят не непосредственно в воду, а в концентрированную серную кислоту.

Серная кислота-6

Образующаяся серная кислота непрерывно разбавляется водой.

Серная кислота-7

Количество произведенной серной кислоты является показателем эффективности химической промышленности страны.

Фазы развития химической промышленности:

I. Преобладающее потребление едкого натра

II. Преобладающее потребление серной кислоты

III. Преобладающее потребление хлора

Применение

Серная кислота является одним из наиболее часто используемых химических веществ. По всему миру производится более 150 миллионов тонн. Применяется:

  • для производства сульфатов;
  • для производства других кислот (например, плавиковой и фосфорной);
  • для производства удобрений;
  • для производства поверхностно-активных веществ;
  • в качестве катализатора;
  • как осушитель (адсорбент);
  • при производстве автомобильных аккумуляторов;
  • при производстве диоксида титана;
  • при приготовлении косметических средств и фармацевтических препаратов, требующих процесса сульфирования, к примеру мыла.

В пищевой промышленности серная кислота используется в качестве технического вспомогательного вещества для производства модифицированного крахмала и казеина, а также для очистки питьевой воды.

В пустынных районах Соединенных Штатов используется в сельском хозяйстве для восстановления засушливых и неплодородных почв.

Опасность для здоровья

Пары этой кислоты крайне токсичны и при вдыхании могут привести к серьезному повреждению легких.

Попадание в глаза вызывает полную потерю зрения, а на кожу — серьезные ожоги.

При приеме внутрь (даже если это капля) — может привести к мучительной смерти.

Обращение с серной кислотой должно осуществляться с большой осторожностью и в соответствии с мерами промышленной безопасности.


Обладает сильными свойствами и считается мощным окислителем. Поскольку на один моль SO3 приходится один моль Н2О, её принято относить к моногидратам. Она образовывает кислые (бисульфаты) и средние (сульфаты) соли. Для усиления действия и преобразования кислоты в двухосновную, в результате чего она получит два атома водорода, потребуется взаимодействие с водным раствором. А при реакции с простой водой в больших объёмах начнёт выделяться тепло.

Основное свойство H2SO4 – гигроскопичность, поэтому её часто используют для поглощения влаги из воздуха. В течение этого процесса также происходит выделение тепла. Температура кипения зависит от степени насыщенности. При 98%-ой концентрации, достигается максимум, который составляет 330 °C, при этом возникает распад на H2O и SO3. Температура плавления – 10,38 °C, плотность – 1,84 г/см3.

Состояние жидкости влияет на то, как она изменяет другие элементы при взаимодействии с ними. Все металлы, стоящие в электрохимическом ряду активности, включая серебро, поддаются окислению при 100%-ой концентрации. Разбавленная H2SO4 окисляет все металлы, находящиеся в электрохимическом ряду активности левее водорода, однако платина и золото не состоят в этом списке.

Наблюдаются изменения при взаимодействии с органическими соединениями и неметаллами, итогом которого становится преобразование некоторых из них в уголь. H2SO4 способна растворять SO3, образуя олеум.

Классификация

H2SO4 выше 40% называется концентрированной. Она известна как сильный окислитель и при контакте с серебром или палладием растворяет их. Во время нагревания демонстрирует окислительно-восстановительные качества. Концентрация разбавленных растворов не превышает 40%. Они отличаются меньшей активностью и способны взаимодействовать с медью и латунью.

Чтобы преобразовать концентрированную смесь в разбавленную, более тяжёлую жидкость нужно смешать с H2O. Важно добавлять именно кислоту в воду, соблюдая осторожность. Если сделать наоборот, образуется кипение и токсикологические брызги.

Технологии получения


Когда люди только начали самостоятельно обрабатывать купоросное масло, масштаб его потребления не превышал десятки литров. В настоящее время промышленные предприятия каждый год выпускают и потребляют несколько миллионов тонн этого продукта. Мировыми лидерами в современном мире являются Китай (60 млн т) и США (30 млн т).

Традиционными методами, используемыми в промышленности, выступают контактный и нитрозный.

Контактный метод

  • Соответствие всем заявленным характеристикам, за счёт чего удовлетворяются требования потребителей.
  • Почти не наносит ущерба окружающей среде.
  • Пирит (колчедан).
  • Сера.
  • Оксид ванадия (катализатор).
  • Сероводород.
  • Сульфиды различных металлов.
  • Колчедан отправляется в печь и обжигается при 800 °C не более. В этот момент сырьё пребывает в подвешенном состоянии, поэтому снизу в камеру поступает воздух. На этом этапе выделяются водяные пары, О2 и SO2, лишние отходы уничтожаются.
  • Ванадиевый катализатор способствует выделению тепла. Процесс сопровождается давлением на компоненты. На этом шаге температура равняется 420°C - 550°C. Происходит каталитическое окисление, и диоксид серы преобразуется в ангидрид серной кислоты.
  • В поглотительной башне ангидрит поглощается, затем появляется олеум H2SO4, которую разливают в особые ёмкости.

Нитрозный метод

Нитрозная технология бывает двух видов: камерная и башенная. Преимущества данного подхода состоят в том, что он не требует больших денежных затрат или сложного технологичного оборудования, а также гарантирует переработку диоксида серы.

Но имеются и минусы. В конечном итоге производитель получает 75%-ую концентрацию, которая заметно уступает по качеству тому, что выходит при контактном способе. В составе наблюдается содержание оксида азота, железа и иных примесей. Возврат оксидов азота осуществляется не полностью. Нитрозный способ вреден для экологии, поскольку допускает значительные выбросы токсинов в атмосферу. Тем не менее, этот подход всё равно остаётся довольно-таки популярным.

Исходный материал – сернистый газ. Его преобразование в H2SО4 осуществляется в процессе окислительной реакции с двуокисью серы и присоединения воды. Нитрозная техника не обходится без добавления окислов азота, поскольку двуокись серы не вступает в прямой контакт с кислородом. В течение данного процесса высшие окислы азота превращаются в окись азота NO. Позднее окись азота NO снов окисляется кислородом, преобразуясь в высшие окислы.

В каких отраслях находит применение

  • Минеральных удобрений, для этого она берётся в чистом 100%-ом виде.
  • Дымообразующих и взрывчатых веществ.
  • Медикаментозных средств.
  • Органических и неорганических соединений.
  • Красок.
  • Ненатуральных изделий.

Это далеко не все области применения. Вещество выполняет функции эмульгатора при приготовлении пищевой продукции, помогает эффективно устранять отходы в воде. Считается действительно необходимым компонентом в индустрии, замену которой трудно найти. Говоря об этом продукте, Дмитрий Менделеев отмечал, как часто к его помощи прибегают в техническом производстве, и что без него невозможно и невыгодно заниматься приготовлением других веществ.

Соли серной кислоты и область их применения

История изучения

На территории Руси масло появилось в 1600-х годах, чаще всего его ввозили торговцы из-за рубежа. В тот же временной период Иоганном Глаубером был изобретён совершенно иной подход к работе с материалами. Добиться желаемого Глауберу удалось в результате горения нитрата калия и самородной серы в присутствии водных паров. Аналогичный метод был также использован в первой половине 1700-х годов лондонским аптекарем Уордом Джошуа, который решил производить масло в больших масштабах. В то время в H2SО4 нуждались алхимики, фармацевты и специалисты по отделке редких металлов. В небольших объёмах её использовали для изготовления специальных спичек с содержанием хлората калия. .

Следом за Джошуа к производству приступил Джон Робак из Англии, несколько адаптировав технику. Вместо стеклянных резервуаров он взял освинцованные камеры крупного размера, поскольку они были дешевле. Нововведения Робака позволяли получить 65%-ный раствор. Приёмы англичанина сохраняли популярность в течение двухсот лет. 78%-ая концентрация появилась благодаря химикам из Англии и Франции Гловеру и Гей-Люссаку. В отличие от прошлого варианта этот оказался неподходящим для создания красителей.

К концу 1800-х годов европейские страны наладили выпуск продукции в количестве до одного миллиона тонн, а лидирующие позиции в поставке заняли Англия и Германия. На их долю приходился 71% от общего объёма. В России корпорации подобного рода открылись после 1805 года в Москве.

Производство в России

  • аккумуляторная;
  • отработанная;
  • техническая;
  • продукт особой чистоты;
  • олеум.

Особенности транспортировки

При транзите следует соблюдать осторожность из-за резких ядовитых свойств продукта. Он взрывоопасен и относится к восьмому классу опасности, который включает ядовитые и коррозионные грузы. Допущение перевозчиком грубых ошибок при транспортировке, ставит под угрозу не только людей, но и экологию.

Перевозка происходит при соблюдении правил, гарантирующих безопасность населения. Требуется подобрать устойчивую ёмкость для транзита. Цистерны должны быть изготовлены из сплавов, которые не разрушатся под воздействием ядов. Для перевозки опасных токсинов подойдут сернокислотные химические резервуары. При необходимости поддерживать температуру, как с дымящейся жидкостью, подбираются цистерны-термосы. Для обычного груза подойдёт сернокислотная канистра.

Транспортировка допускается лишь на автомобилях со специальной маркировкой, предупреждающей об опасном грузе. Перевозить цистерны имеют право водители, получившие свидетельство АДР, подтверждающее их компетентность. Они не ограничены во времени при перевозке, поскольку обязаны соблюдать скоростной режим для исключения возможности попадания в аварию. Чтобы избежать ситуаций, создающих угрозу жизни населения, водитель должен ехать по специально-разработанному маршруту, исключающему места большого скопления людей и производственные объекты.

Вред для человеческого здоровья

Токсичная жидкость угрожает здоровью человека не только из-за риска попадания капель на кожные ткани, она может нанести вред внутренним органам поскольку в её состав входит не менее едкий сернистый газ. Ей характерна чрезвычайная агрессивность, а входящий в состав мышьяк усиливает признаки отравления. Безвредной дозой содержания H2SО4 в воздухе считается 0,3 мг на 1 кв. м.

При неосторожном обращении могут пострадать кожа, дыхательная система и слизистые оболочки. Нередко появляются бронхит, ларингит и трахеит. Полученные ожоги имеют ярко-выраженную симптоматику и долго заживают. Если своевременно не обратиться к врачу, поражение тканей может привести к смерти пострадавшего. Опасная доза, угрожающая жизни – 0,18 см на 1 лит, при попадании внутрь - 5 миллиграммов.

Признаки отравления

  • тошнота и рвота;
  • болезненные ощущения в органах пищеварения;
  • расстройства кишечника;
  • проблемы со стулом;
  • изменение цвета мочи на красный;
  • появление бурых пятен на дёснах;
  • чрезмерное слюноотделение;
  • ожог слизистой глаз;
  • повреждение дыхательных путей;
  • кровотечение из носа;
  • отёк горла и гортани, охриплость;
  • посинение кожных покровов.

Первая помощь и лечение

При контакте с серной кислотой важно в первую очередь вызвать скорую помощь. До того как приедут врачи, пострадавший может самостоятельно облегчить своё состояние. Если химический продукт попал внутрь, нужно промыть желудок тёплой водой, а затем выпить 100 г оливкового или подсолнечного масла маленькими глотками. Для большей пользы можно проглотить немного льда или выпить молока. Это поможет снизить содержание H2SО4.

Если жидкость попала на слизистую оболочку глаз, необходимо промыть их проточной водой. До прибытия скорой помощи в глаза следует закапать раствор новокаина и дикаина. При отравлении парами постращавшему требуется срочно выйти на свежий воздух и промыть слизистые оболочки водой. Чтобы уменьшить площадь повреждения тканей, обожжённый участок кожи нужно промыть проточной водой и приложить повязку с содой.

Желательно проходить лечение в стационарных условиях, оставаясь под наблюдением врачей. Время на восстановление организма зависит от того, насколько сильно поражены кожные кожные покровы или органы. Как правило, лечение осуществляется с помощью антибиотиков, а в качестве обезболивающего назначается новокаин. .

Если у больного наблюдается желудочное кровотечение, ему необходимо переливание крови и также введение плазмы. В ряде случаев при кровотечении может понадобиться хирургическое вмешательство.

Интересные факты о серной кислоте

Хотя сегодня принято изготавливать серную кислоту на специальных предприятиях, она всё же встречается в природе, причём в 100%-ом виде. Например, в Италии на острове Сицилия можно увидеть, как со дна Мёртвого моря просачивается H2SО4. Это место принято называть Озером смерти, живые существа стараются не подходить слишком близко к нему. Выделение серной кислоты со дна происходит из-за содержания в земной коре пирита.

Серная кислота может выделяться и при сильных извержениях вулкана. Такие явления достаточно опасны для людей и окружающей среды. Одними из последствий попадания H2SО4 в атмосферу могут стать климатические изменения. Серная кислота считается главной причиной, по которой выпадают кислотные дожди, а выделяется она из-за попадания в воздух диоксида серы.

Как уже было ранее замечено, серная кислота эффективно поглощает воду из воздуха. Это качество позволяет использовать её для осушения газов. Раньше было принято наливать жидкость в небольшие ёмкости и оставлять между стёклами. Это помогало предотвратить запотевание окон в комнате.

Читайте также: